在王聪老师的悉心指导下，6月13日2023届电子科学与技术专业本科生何佳蕊在信息科学领域专业期刊《中国科学：信息科学（英文版）》（SCIENCE CHINA Information Sciences）上发表了题为“Highly sensitive flexible strain sensor based on the two-dimensional semiconductor tellurium with a negative gauge factor”的研究论文。该论文提出了基于二维半导体碲（Te）的高灵敏度柔性应变传感器的设计，相关器件表现出较为罕见的负灵敏度因子和良好的循环稳定性，并成功应用于肢体运动监测中。

随着柔性应变传感器迅速发展，二维半导体在机械和电学性质方面所表现出的卓越特性，有助于实现高灵敏度的应变传感，吸引了研究人员的广泛兴趣。通常来讲，基于二维半导体的压阻式应变传感器具有正应变系数（gauge factors (GF)），而具有负GF响应的二维半导体应变传感器材料非常稀少，即便具有负应变响应，所得到的负GF也被限制在较小范围内。另一方面，负GF的应变传感器可以显示出更好的零点校准和零点稳定性等优点。因此，探索基于二维半导体且具有负GF系数的负响应应变传感器具有重要的科研价值，已成为传感器领域值得探索的课题。

该研究论文将Te与柔性PET衬底结合，制造出了具有负GF的柔性应变传感器。通过拉曼光谱测试和DFT计算，证明了应变调制的Te纳米材料晶格结构随着单轴应变的增大其带隙逐渐变窄，这表明基于二维半导体Te的应变传感器具有负的GF特性。实验研究进一步表明随着弯曲应变的增加，Te应变传感器的电阻值呈现单一的下降趋势，在0-0.9%的弯曲应变下表现出高的负GF特性，具有良好的线性响应范围，且实验结果与理论模型相符。值得一提的是，在0-0.4%的弯曲应变范围内，GF测量的可高达-139.7。通过与其他传感器的横向比较，说明了传感器实现了弯曲小应变下的高灵敏度探测（图1）。此外，该传感器具有良好的循环稳定性，并成功应用于肢体运动监测中。该项研究成果将进一步推动二维Te在健康检测、运动跟踪、柔性传感等领域的应用。

图1. 基于Te的负响应应变传感器器件特性

北京化工大学数理学院王聪副教授和清华大学集成电路学院田禾副教授为共同通讯作者，北京化工大学2023届本科毕业生何佳蕊为文章的第一作者，北京化工大学为第一通讯单位，并得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务基费基金、北京市教育委员会科学研究计划项目等基金的资助。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11432-023-3938-y

通讯作者简介：

王聪，博士，数理学院物理学部副教授，在基于激光直写的新型微纳加工制造技术、探索新型微纳加工技术诱导新的微纳米效应及新型微纳器件构筑等方面开展了深入的基础和应用基础研究，以第—作者（含共同第—作者）及共同通讯作者身份在Nature Communications, National Science Review (《国家科学评论》, NSR), Matter, Advanced Materials, Nano Letters, Applied Physics Letters等刊物上发表论文共31篇，申请专利两项（获批一项）。